1武漢理工大學(xué)《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū):直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)nomaes0i0n、時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量min要求完成的主要任務(wù):)日-22日日-29日系主任(或責(zé)任教師)簽名：查閱資料方案設(shè)計(jì)饌寫程設(shè)計(jì)報(bào)告提交報(bào)告，答辯年月日年月日2武漢理工大學(xué)《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)摘要Ⅱ1設(shè)計(jì)任務(wù)1112直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)22圖33直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)43.1獲得系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)象43.2電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)53.2.1電流環(huán)結(jié)構(gòu)框圖的化簡(jiǎn)53.2.2電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇73.2.3電流調(diào)節(jié)器的常數(shù)計(jì)算710103.3.1電流環(huán)的等效閉環(huán)傳遞函數(shù)101113154系統(tǒng)起動(dòng)過(guò)程分析165系統(tǒng)仿真186心得體會(huì)19參考文獻(xiàn)203武漢理工大學(xué)《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)起動(dòng)過(guò)程仿真4武漢理工大學(xué)《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)esoionmin5.仿真曲線的繪制(選作)5武漢理工大學(xué)《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)統(tǒng)。采用PI調(diào)節(jié)的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)可以在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速保持為最大值I的恒流過(guò)程。按照反饋控制規(guī)律，采用某個(gè)物理量的負(fù)反饋就6武漢理工大學(xué)《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)它們是按照電力電子變換器的控制電壓U為正電壓的情況標(biāo)出的，并考慮到運(yùn)c的輸出限幅電壓U限制了電力電子變換器的最大輸出電壓U。cmdm7武漢理工大學(xué)《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)本設(shè)計(jì)將運(yùn)用工程設(shè)計(jì)方法來(lái)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個(gè)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一個(gè)環(huán)節(jié)，再設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。根據(jù)圖3直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖可以方便的繪出系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)在考慮雙閉環(huán)控制的結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖4直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖)的Ws傳遞函數(shù)。為了引出電流反饋，在電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖中必須把電樞電流I顯示出來(lái)。d8武漢理工大學(xué)《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)來(lái)表示，其濾波時(shí)間常數(shù)T按需要選定，以濾平電流檢測(cè)信號(hào)為準(zhǔn)。然而，在oi用，在給定信號(hào)通道上加入一個(gè)同等時(shí)間常數(shù)的慣性環(huán)節(jié)，稱作給定濾波環(huán)節(jié)。間常數(shù)用T表示。根據(jù)和電流環(huán)一樣的道理，在轉(zhuǎn)速給定通道上也加入時(shí)間常數(shù)為T的給定濾波環(huán)節(jié)。lm13Tml9武漢理工大學(xué)《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)流環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖i最后，由于T和T一般都比T小的多，可以當(dāng)作小慣性群而近似的看作是soilT=T+Tisoi則電流環(huán)結(jié)構(gòu)框圖最終可以簡(jiǎn)化成如圖9所示。簡(jiǎn)化的近似條件是1ci3K武漢理工大學(xué)《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)Kiiil=is=isiTssoioiisoi武漢理工大學(xué)《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)表1各種整流電路的失控時(shí)間(f50HZ)Tms)06.67.33單相半波單相橋式(全波)三相半波三相橋式、六相半波s5lL15mHT0.03slr0.5iW(s)Ki(is1)ACRsi檢查對(duì)電源電壓的抗擾性能：TT0.03s0.0037s8.11，參照表2的典型liNilii0.50.5T0.0037si1m1mli超調(diào)量裝rp截止頻率Ocww6.6T8.3T3.3T4.7T4.7T6.2T2.4T3.6T51.8°ciI1)晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件2)忽略反電動(dòng)勢(shì)變化對(duì)電流環(huán)動(dòng)態(tài)影響的條件13)電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件似條件。111=1110ii0i0cliI(s)KcliI(s)Ks(Ts+1)T1iid器的控制電壓U。cK=RRii0K=RRii01T=RCoi40oiWsW(s)=d=Ii=cliU*(s)/1+Ks(Ts+1)iIi1KKII武漢理工大學(xué)《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)cliKIK1cn3KITi式中——轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)頻率特性的截止頻率。id=cliI(s)W(d=cliKIIn再把時(shí)間常數(shù)為1K和T的兩個(gè)小慣性環(huán)節(jié)合并起來(lái)，近似成一個(gè)時(shí)間常數(shù)為IonT的慣性環(huán)節(jié)，其中nT=1+TnKonI武漢理工大學(xué)《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)sASRTsnnW(s)=Kn(Tns+1)R=nTsCTs(Ts+1)TCTs2(Ts+1)nemnnemnN則K=KNTCTnemW(s)=ns2(Ts+1)KIiKKIiKcn31ITITcn3武漢理工大學(xué)《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)IIxi Kxi2)轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)IT。根據(jù)初始條件T=0.01s。onon3)轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)T。按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取xn1xnKon2.選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)IASRTsNnxnxnxn武漢理工大學(xué)《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)KNK396.40.087s134.5s1`KcnNn環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化1條件為K1IT3s163.7s1K1IT3i2)轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件為Is138.7s1，滿足近似條件。3T30.01cn0nn0nn能指標(biāo)h34567891052.6%43.6%37.6%33.2%29.8%27.2%25.0%23.3%tT2.402.652.853.03.13.23.33.35rtT12.1511.659.5510.4511.3012.2513.2514.20sk32211111武漢理工大學(xué)《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)nCnT14600.18hh345678910CC72.2%77.5%81.2%84.0%86.3%88.1%89.6%90.8%tT2.452.702.853.003.153.253.303.40mtT13.6010.458.8012.9516.8519.8022.8025.85vni與電阻、電容值的關(guān)系為RKnKnRRnnn1TRCon40on武漢理工大學(xué)《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)突加給定電壓U*時(shí)由靜止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速和電流的n和、退飽和三種情況，整個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程就分成了圖中標(biāo)明的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)階段。第Ⅰ階段(0~t)是電流上升階段。突加給定電壓U*后，經(jīng)過(guò)兩個(gè)調(diào)節(jié)器1n的跟隨作用，U、U、I都跟著上升，但是在I沒(méi)有達(dá)到負(fù)載電流I以前，cd0dddL電動(dòng)機(jī)還不能轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)II后，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始起動(dòng)。由于機(jī)電慣性的作用，轉(zhuǎn)ddL速不會(huì)很快增長(zhǎng)，因而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸入偏差電壓U=U*U的數(shù)值仍nnn較大，其輸出電壓保持限幅值U*，強(qiáng)迫電樞電流I迅速上升。直到I必I，imdddmiimd12武漢理工大學(xué)《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)ddcdiimiddm第Ⅲ階段(t以后)是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到給定值n*=n時(shí)，轉(zhuǎn)速20調(diào)節(jié)器ASR的輸入偏差減小到零，但其輸出卻由于積分作用還維持在限幅值使它開(kāi)始退出飽和狀態(tài)，U*和I很快下降。但是，只要I仍大于負(fù)載電流I，id